Nanoantenas magnônicas abrem caminho para computação analógica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/03/2020

A corrente de spins permite variações contínuas, indo além da computação binária.
[Imagem: NYU]

Computação analógica

Uma nova metodologia para gerar e manipular ondas de spin em materiais magnéticos abre caminho para o desenvolvimento de processadores ultraminiaturizados para processamento analógico de informações, o que pode ser extraordinariamente rápido e com baixo consumo de energia em relação à atual computação digital.

Essas são promessas da magnônica, que promete processadores milhares de vezes mais rápidos usando ondas de spin, que são propagações de "distúrbios" na estrutura cristalina de materiais magnéticos.

Essas ondas são tipicamente descritas como quasipartículas, conhecidas como "magnons", e estabelecem uma espécie de elo entre o "eletro" e o "magnetismo".

É por isso que inúmeros grupos ao redor do mundo estão trabalhando para criar os componentes em nanoescala que viabilizem essa nova forma de computação.

Agora, Edoardo Albisetti e seus colegas da Universidade de Nova York (EUA) e Politécnico de Milão (Itália), construíram nanoantenas capazes de lidar com os magnons assim como as antenas comuns lidam com as ondas eletromagnéticas ou outros tipos de nanoantenas lidam com a luz.

As nanoantenas consistem em minúsculas "ondulações" na magnetização do material, chamadas "paredes de domínio" e "vórtices".
[Imagem: Edoardo Albisetti et al. - 10.1002/adma.201906439]

Nanoantena magnônica

Os magnons se propagam em materiais magnéticos, como o ferro, de maneira semelhante à das ondas no oceano.

Em comparação com as ondas eletromagnéticas, os magnons são caracterizados por propriedades únicas que os tornam ideais para o desenvolvimento de sistemas de computação "analógicos", já que sua natureza de onda faz com que eles variem continuamente.

E, graças ao desenvolvimento de materiais nanoestruturados, é possível vislumbrar sistemas ultraminiaturizados que processem informações de forma muito mais eficiente do que os sistemas digitais atuais.

Até agora, modular as ondas de spin à vontade era extremamente complexo. Albisetti criou um novo tipo de emissor, que ele chamou de "nanoantena magnônica", que permite a geração de ondas de spin com forma e propagação controladas.

Com isso, agora é possível obter frentes de onda radiais (como as geradas pelo arremesso de pedras em uma lagoa) ou frentes de ondas planas (como as ondas do mar na praia), além de criar feixes direcionais focados.

A equipe demonstrou tudo isso usando várias nanoantenas trabalhando simultaneamente, gerando padrões de interferência "sob comando", uma condição necessária para o desenvolvimento de sistemas de computação analógicos.

As nanoantenas consistem em minúsculas "ondulações" na magnetização do material (chamadas "paredes de domínio" e "vórtices") que, quando acionadas por um campo magnético oscilante, emitem ondas de spin.

Dado que as propriedades das ondas de spin estão ligadas ao tipo e às características peculiares dessas ondulações, controlá-las com muita precisão permite modular as ondas emitidas, usando-as em aplicações práticas, que a equipe pretende desenvolver a seguir.

Bibliografia:

Artigo: Optically Inspired Nanomagnonics with Nonreciprocal Spin Waves in Synthetic Antiferromagnets
Autores: Edoardo Albisetti, Silvia Tacchi, Raffaele Silvani, Giuseppe Scaramuzzi, Simone Finizio, Sebastian Wintz, Christian Rinaldi, Matteo Cantoni, Jörg Raabe, Giovanni Carlotti, Riccardo Bertacco, Elisa Riedo, Daniela Petti
Revista: Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.201906439                                                                                                          CP2